本发明专利技术涉及一种掩膜辅助制备多孔GaN层的方法-，即为在氮化镓（GaN）基片上通过光刻制作掩膜之后经腐蚀制备多孔GaN层的方法-，通过在GaN基片上光刻条形掩膜图案，采用射频磁控溅射法在具有掩膜图案的基片上镀制SiO2薄膜，经丙酮清洗去除光刻胶，连同胶上的SiO2一起去除获得SiO2条形掩膜。然后利用HVPE设备进行较短时间的GaN外延生长，生长中先后采用两种工艺，第一种为纵向生长能力较强的工艺，第二种为横向生长能力较强的工艺，两种工艺生长时间需严格控制，使得SiO2掩膜不完全被GaN所覆盖，进而利用氢氟酸（HF）腐蚀SiO2，获得多孔GaN层，将制备的多孔GaN层作为薄弱层，继续GaN晶体生长工艺，该技术效果制作的多孔GaN层均匀，可实现辅助GaN自剥离，制作方法简单、可控。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种制备多孔GaN层的方法，特别涉及。
技术介绍
氮化镓(GaN)是一种直接带隙宽禁带半导体材料，帯隙宽度为3.4eV，其较高的击穿电压、强化学稳定性、耐高温耐腐蚀等特点，使GaN在LED、紫外探测器等光电领域和高温大功率、高频器件等微电子领域均有着广阔的应用前景。GaN的生长目前主要以蓝宝石或其他单晶材料作衬底通过气相外延法获得，由于自支撑GaN在器件制作方面具有其独特的优势，所以需要衬底和外延层分离技术，现有剥离技术包括腐蚀剥离、激光剥离、注氢剥离以及自剥离等，其中腐蚀剥离过程中外延层也会受到侵蚀，激光剥离后剥离界面粗糙且完整性不能保证，注氢剥离会受注入深度的限制，所以目前最为常用的是自剥离技术。自剥离技术关键在于薄弱层的制作，利用多孔GaN层作为剥离时候的薄弱层，不仅可以缓解生长中的应力，而且在降温过程中由于热失配的存在会使得衬底和外延层之间实现分离。因此，在当前自支撑GaN晶体制备中，多孔GaN的制作已经成为了辅助GaN自剥离的关键技术。
技术实现思路
鉴于GaN生长的自剥离技术已成为了目前半导体行业研究热点，本专利技术利用Si02掩膜腐蚀辅助制作多孔GaN层，用以作为薄弱层辅助GaN自剥离工艺，具体技术方案是，，其特征在于:工艺步骤为， (1)在GaN基片上制备Si02条形掩膜 a)利用HVPE设备，在2inch c面蓝宝石上生长一层约5 μ m厚的GaN薄膜，作为基片， b)光刻条形掩膜，利用匀胶机在GaN基片上均匀涂覆一层光刻胶，然后在加热平台约70° C下烘胶10 min，接着采用条形掩膜版在光刻机上曝光，曝光时间在20 ~ 30 s之间，曝光结束之后，利用比例为1:50的Κ0Η水溶液或其他显影液进行显影，显影时间控制在1min左右，最后在70° C下烘干固胶，即可获得条形光刻掩膜， c)打开磁控溅射仪，在具有掩膜图案的GaN基片上通过调节溅射功率和溅射时间来镀制厚度为100 ~ 200 nm的Si02薄膜， d)取出镀膜片，然后在丙酮浸泡下超声清洗，去除光刻胶以及胶上Si02，再经去离子水漂洗，即在GaN基片上获得Si02条形掩膜， (2)利用具有掩膜图案GaN基片制备多孔GaN层 a)将(1)中制备好的GaN掩膜基片放入HVPE设备，升温到1020°C， b)在N2做载气条件下，首先采用纵向生长能力较强的工艺，通过控制生长时间，达到使得GaN生长高度不超过掩膜高度， c)变换加载工艺，采用横向生长的能力较强工艺，要保证GaN的侧向外延生长不完全覆盖Si02掩膜，即顶部留有间隙， d)待GaN外延生长完毕之后取出样片，放入1:10浓度HF酸水溶液中，HF酸从顶部间隙渗入Si02掩膜层，最终去除GaN外延层中的Si02，获得多孔结构。本专利技术的技术效果是，制作的多孔GaN层均匀，可实现辅助GaN自剥离，制作方法简单、可控。【附图说明】图1是本专利技术的工艺流程图。【具体实施方式】，工艺步骤为， (1)在GaN基片上制备Si02条形掩膜 a)利用HVPE设备，在2inch c面蓝宝石上生长一层约5 μ m厚的GaN薄膜，作为基片， b)光刻条形掩膜，利用匀胶机在GaN基片上均匀涂覆一层光刻胶，然后在加热平台约70° C下烘胶10 min，接着采用条形掩膜版在光刻机上曝光，曝光时间25 s，曝光结束之后，利用比例为1:50的Κ0Η水溶液或其他显影液进行显影，显影时间控制在1 min左右，最后在70° C下烘干固胶，即可获得条形光刻掩膜， c)打开磁控溅射仪，在具有掩膜图案的GaN基片上通过调节溅射功率和溅射时间来镀制厚度为200 nm的Si02薄膜， d)取出镀膜片，然后在丙酮浸泡下超声清洗，去除光刻胶以及胶上Si02，再经去离子水漂洗，即在GaN基片上获得Si02条形掩膜， (2)利用具有掩膜图案GaN基片制备多孔GaN层 a)将(1)中制备好的GaN掩膜基片放入HVPE设备，升温到1020°C， b)在N2做载气条件下，首先采用纵向生长能力较强的工艺，通过控制生长时间，达到使得GaN生长高度不超过掩膜高度， c)变换加载工艺，采用横向生长的能力较强工艺，要保证GaN的侧向外延生长不完全覆盖Si02掩膜，即顶部留有间隙， d)待GaN外延生长完毕之后取出样片，放入1:10浓度HF酸水溶液中，HF酸从顶部间隙渗入Si02掩膜层，最终去除GaN外延层中的Si02，获得多孔结构。将制作完成的多孔GaN样片放入HVPE设备中，继续进行之后的GaN厚膜外延生长，以多孔层作为薄弱层辅助GaN自剥离。【主权项】1.，其特征在于:工艺步骤为， (1)在GaN基片上制备Si02条形掩膜 a)利用HVPE设备，在2inch c面蓝宝石上生长一层约5 μ m厚的GaN薄膜，作为基片， b)光刻条形掩膜，利用匀胶机在GaN基片上均匀涂覆一层光刻胶，然后在加热平台约70° C下烘胶10 min，接着采用条形掩膜版在光刻机上曝光，曝光时间在20 ~ 30 s之间，曝光结束之后，利用比例为1:50的KOH水溶液或其他显影液进行显影，显影时间控制在1min左右，最后在70° C下烘干固胶，即可获得条形光刻掩膜， c)打开磁控溅射仪，在具有掩膜图案的GaN基片上通过调节溅射功率和溅射时间来镀制厚度为100 ~ 200 nm的Si02薄膜， d)取出镀膜片，然后在丙酮浸泡下超声清洗，去除光刻胶以及胶上Si02，再经去离子水漂洗，即在GaN基片上获得Si02条形掩膜， (2)利用具有掩膜图案GaN基片制备多孔GaN层 a)将(1)中制备好的GaN掩膜基片放入HVPE设备，升温到1020°C， b)在N2做载气条件下，首先采用纵向生长能力较强的工艺，通过控制生长时间，达到使得GaN生长高度不超过掩膜高度， c)变换加载工艺，采用横向生长的能力较强工艺，要保证GaN的侧向外延生长不完全覆盖Si02掩膜，即顶部留有间隙， d)待GaN外延生长完毕之后取出样片，放入1:10浓度HF酸水溶液中，HF酸从顶部间隙渗入Si02掩膜层，最终去除GaN外延层中的Si02，获得多孔结构。【专利摘要】本专利技术涉及-，即为在氮化镓（GaN）基片上通过光刻制作掩膜之后经腐蚀制备多孔GaN层的方法-，通过在GaN基片上光刻条形掩膜图案，采用射频磁控溅射法在具有掩膜图案的基片上镀制SiO2薄膜，经丙酮清洗去除光刻胶，连同胶上的SiO2一起去除获得SiO2条形掩膜。然后利用HVPE设备进行较短时间的GaN外延生长，生长中先后采用两种工艺，第一种为纵向生长能力较强的工艺，第二种为横向生长能力较强的工艺，两种工艺生长时间需严格控制，使得SiO2掩膜不完全被GaN所覆盖，进而利用氢氟酸（HF）腐蚀SiO2，获得多孔GaN层，将制备的多孔GaN层作为薄弱层，继续GaN晶体生长工艺，该技术效果制作的多孔GaN层均匀，可实现辅助GaN自剥离，制作方法简单、可控。【IPC分类】C30B25/02, H01L21/78, C30B29/38【公开号】CN105244316【申请号】CN201510675079【专利技术人】齐成军, 张嵩, 陈建丽, 王再恩, 徐永宽, 程红娟, 兰飞飞, 李宝珠本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种掩膜辅助制备多孔GaN层的方法，其特征在于：工艺步骤为，(1) 在GaN基片上制备SiO2条形掩膜a) 利用HVPE设备，在2 inch c面蓝宝石上生长一层约5 μm厚的GaN薄膜，作为基片，b) 光刻条形掩膜，利用匀胶机在GaN基片上均匀涂覆一层光刻胶，然后在加热平台约70°C下烘胶10 min，接着采用条形掩膜版在光刻机上曝光，曝光时间在20 ~ 30 s之间，曝光结束之后，利用比例为1:50的KOH水溶液或其他显影液进行显影，显影时间控制在1 min左右，最后在70°C下烘干固胶，即可获得条形光刻掩膜，c) 打开磁控溅射仪，在具有掩膜图案的GaN基片上通过调节溅射功率和溅射时间来镀制厚度为100 ~ 200 nm的SiO2薄膜，d) 取出镀膜片，然后在丙酮浸泡下超声清洗，去除光刻胶以及胶上SiO2，再经去离子水漂洗，即在GaN基片上获得SiO2条形掩膜，(2) 利用具有掩膜图案GaN基片制备多孔GaN层a) 将(1)中制备好的GaN掩膜基片放入HVPE设备，升温到1020°C，b) 在N2做载气条件下，首先采用纵向生长能力较强的工艺，通过控制生长时间，达到使得GaN生长高度不超过掩膜高度，c) 变换加载工艺，采用横向生长的能力较强工艺，要保证GaN的侧向外延生长不完全覆盖SiO2掩膜，即顶部留有间隙，d) 待GaN外延生长完毕之后取出样片，放入1:10浓度HF酸水溶液中，HF酸从顶部间隙渗入SiO2掩膜层，最终去除GaN外延层中的SiO2，获得多孔结构。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：齐成军，张嵩，陈建丽，王再恩，徐永宽，程红娟，兰飞飞，李宝珠，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第四十六研究所，
类型：发明
国别省市：天津;12
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。